Überwachungseinrichtung für Widerstandsschweisseinrichtungen mit Dampf- oder Gasentladungsgefässen Beim Betrieb von Widerstands.schweisseinrichtun- gen wird die überwachung des Schweissstromes und der zugehörigen Gasentladungsgefässe erfordert.
Beim Ausfall mindestens eines der Gefässe ist der Strom einerseits unzureichend zur Herstellung einer ordent lichen Schweissstelle, anderseits führt der Ausfall eines Gefässes zur Aufmagnetisierung des ange schlossenen Schweisstransformators und damit u. U. zu seiner Zerstörung. Der Ausfall der Gefässe wird insbesondere bei automatisch arbeitenden Anlagen nur schwer bemerkt. Das hat mindestens zur Folge, dass der während der Störung durch die Anlage ge laufene Teil der Produktion fehlerhaft geschweisst worden .ist.
Zur überwachung des Schweissvorganges bieten sich Strom und Spannung des Schweisstransformators an. Die für eine wirksame Schweissung massgebende Grösse ist der Sekundärstrom. Dieser hat jedoch meist eine Grösse, die seine Erfassung erschwert. Der Sekundär-Stromwandler :scheidet wegen der sehr grossen Durchflutung aus.
Das Strommessband (Rogowskigürtel) gibt eine Spannung ab, die dem Differentialquotienten
EMI0001.0022
:entspricht; zur Darstellung des Stromes muss also eine Integration folgen, die mit einer erheblichen Einbusse an verfügbarer Messspan- nung einhergeht. Ausserdem ist das Anbringen des Stzommessbandes aus räumlichen Gründen oft nicht möglich. Aus praktischen Erwägungen kommen des halb zur Messung nur Primär-Strom und -Spannung in Frage.
Die Messung des Primärstromes ist mit folgenden Schwierigkeiten behaftet: 1. Das Messergebnis (bezogen auf den Sekundär strom) wird durch den Magnetisäerungsstrom ver- fälscht; :bei Sättigung des Transformators ist es möglich, dass der Magnetisierungsstrom den maxi malen Laststrom übersteigt.
z. Beim Aufhören des Primärstromes, das betriebs mässig bei jedem SchweissstromimpuJs, :bei Pha senanschnitt sogar in jeder Halbwelle, auftritt, erlöschen die Gasentladungsgefässe. Damit ist die Primärseite des Wandlers vom Netzentkoppelt, also völlig offen. Bei Rückfall des Wasserlaufes auf den Remanenzpunkt hat eine Spannungspitze zur Folge, @dass deren Amplitude ebenfalls durch aus in den Bereich der Messgrösse fallen kann.
Es wird gegebenenfalls dadurch das Vorhanden sein des Primärstromes vorgetäuscht.
3. Die Messanordnun.g muss den (im Betrieb häufig wechselnden) Stromstärken jeweils angepasst wer den.
Bei der Messung der P.Timärspannung liegen fol gende Verhältnisse vor: Der Spannungswandler ist mit dem Transformator festgekoppelt. Die Koppelung wird auch durch das Erlöschen der Gasentladungs- gefässe nicht aufgehoben. Daher entspricht die Sekun därspannung des Wandlers (bei schwacher Belastung des Wandlers) stets der Primärspannung des Schweiss transformators.
Will man nun die Halbwellenkon trolledieser Spannung durchführen, indem man das überschreiten des Spannungseugenblickwertes über einen Schwellwert registriert, so .erhält man eine Fehl- registrierung, sobald eine nennenswerte Phasenver schiebung zwischen Strom und Spannung besteht.
Fig. 1 der Zeichnung erläutert die Verhältnisse. In Zeile 10 sei<I>u</I> der Spannungs-, <I>i</I> der Stromver lauf über der Zeit. Beim überschreiten von u über die Schwellwerte s :bzw. s' werde die Halbwelle als vorhanden registriert.
Man erkennt, dass auf die mit z bezeichnete, zuletzt gezündete Halbwelle negativen Vorzeichens eine positive Spannung folgt, die den Schwellwert s überschreitet und daher das Vorhan densein einer weiteren Halbwelle vortäuscht. Es ist also nicht möglich, auf diese Weise Zahl oder Aus fall von Halbwellen zu erfassen.
Die Erfindung betrifft eine Überwachungsein richtung für Widerstandsschweisseinrichtungen mit Dampf- oder Gasentladungsgefässen, und die Erfin dung besteht darin, dass das Vorhandensein der Span- am Schweisstransformator selbsttätig mittels nung eines Prüfimpulses geprüft wird, der mindestens wäh rend der Stromflussdauer in jeder Halbwelle zwischen 90 und 180 elektrisch, gerechnet vom Nulldurchgang der Spannung an, erzeugt wird.
Es wird also das Vorhandensein der Spannung zu einem Zeitpunkt geprüft, in dem die Vorderflanke später als 90 elek trisch, vom Nulldurchgang der Spannung an gerech net, ansteigt. Um starke Phasenanschnitte zu erfassen, ist es zweckmässig, den Impulsbeginn auf 150 elek trisch zu verlegen. Der zeitliche Weiterverlauf dies Prüfimpulses ist unkritisch, lediglich am Ende der Spannu:ngshalbwelle muss der Prüfimpuls verschwun den sein.
Auf diese Weise kann das Vorhanden-sein bzw. der Ausfall einer Halbwelle, von der Grösse des Stromes und der Lastinduktivität völlig unabhängig, eindeutig und zuverlässig festgestellt werden.
In Fig.2 der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel der Erfindung dargestellt. 1 und 2 sind Gas entladungsgefässe, die den Schweisstransformator 3 speisen. 4 ist das zugehörige Zündaggregat, das von dem Stromperiodenkommandogerät 5 gesteuert wird. An der Primärseite des Transformators 3 ist der Spannungswandler 6 angeschlossen, dessen Sekundär seite über eine Gleichrichterschaltung 7, vorzugsweise in Brückenschaltung, belastet ist.
Durch das Fehlen von Speichergliedern in dieser Anordnung verläufst die :erzeugte Spannung gemäss (dem absoluten Be trage) der Spannung am Transformator 3. Diese gleichgerichtete Spannung wird einem Impulstor 9 - ein Impulstor ist eine Anordnung aus Wirkwider ständen und Kapazitäten und elektrischen Ventilen (Transistoren, gesteuerten oder ungesteuerten Ent ladungsgefässen) - derart zugeführt, dass das Tor für den Impulsweg offen ist, wenn mehr als etwa 14' der Scheitelspannung von u vorhanden ist.
Der Impulsgeber 8 erzeugt Prüfimpulse, die etwa nach 150 elektrisch, vom Nulldurchgang der Span nung an gerechnet, beginnen. Das Impulsschema ist in Fig.3 (Zeilen 20 bis 50) erläutert. Zeile 30 zeigt die Lage der Prüfimpulse. Zeile 20 gibt die Stellung des Tores 9 wieder. Hierbei bedeutet O geschlossen und I offen für den Impulsweg. Die in der 4. und 5.
Halbwelle von u gestrichelten Kurven i, sollen zeigen, wie bei einer Störung der Sättigungsstrom 1s zu grossen Werten ansteigt und wieder auf Null zurückgeht. Will man die Halb- wellen der Transformatorspannung u zählen, so ge nügt die Zählung der durchgelassenen Prüfimpulse am Torausgang 91. Durch eine Erweiterung der Schaltung ist es möglich, ein Überwachungsgerät an zuschliessen, das lediglich bei Störung anspricht, also bei Ausfall einer Halbwelle oder Durchzündung eines Gefässes.
Hierfür wird ein weiteres Impulstor 10 an den Impulsgeber 8 angeschlossen, das nur dann den Impulsweg öffnet, wenn der Schweissprogrammgeber 5 das Stromkommando gibt. (Das Zeitverhalten des Tores 10 ist auf Zeile 40, Fig. 2 und 3 wiederge geben.) Der Impuls am Torausgang 101 wird gemein sam mit dem am Torausgang 91 einem logischen Netzwerk 11 zugeführt, das folgenden Regeln ge horcht:
EMI0002.0063
Nr. <SEP> Impulseingang <SEP> in <SEP> Impulsausgang <SEP> aus
<tb> . <SEP> 91 <SEP> 101 <SEP> <B>111</B>
<tb> <I>1 <SEP> O <SEP> O <SEP> O</I>
<tb> 2 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> O
<tb> <I>3 <SEP> O <SEP> 1 <SEP> 1</I>
<tb> 4 <SEP> 1 <SEP> O <SEP> 1 Hierin bedeuten: Impulsausgang O: keine Störung Impulseingang I:
Störung <I>Fall Nr. 1:</I> Schweissprogrammgeber (SPG) gibt Kommando: kein Strom, also Signal O .
Am Transformator erhält man die Spannung O , also liegt kein Fehler vor.
<I>Fall Nr. 2:</I> SPG gibt Kommando<I> I .</I>
Am Transformator ist während aller Halbwellen Spannung I (Fig. 2): es liegt kein Fehler vor. <I>Fall Nr. 3:</I> SPG gibt Kommando: Strom O .
Am Transformator ist während einer oder meh rerer Halbwellen Spannung I : es liegt ein Fehler vor.
<I>Fall</I> Nr.4: SPG gibt Stromkommando<I> I .</I>
Am Transformator ist während einer oder meh rerer Halbwellen Spannung O : es liegt ein Fehler vor (Fig. 3, Fehlerimpuls in Zeile 50). Mit Hilfe dieses logischen Netzwerkes (logische Netzwerke sind Schaltkreise, die bei Auftreffen min destens zweier verschiedenartiger Signale entscheiden, ob das resultierende Ergebnis O oder I ist) lassen sich alle möglichen Ausfälle erfassen, wie Zündaussetzer und Durchzündungen der Gasent ladungsgefässe. Dabei ist es für die Funktion der Überwachungseinrichtung belanglos, ob der Fehler mittelbar oder unmittelbar bei den Gasentladungs- ge@fäss,en zur Wirkung kommt.
An den Ausgang 111 des logischen Netzwerkes 11 ist ein Signalgeber 12 angeschlossen, der das Störungssignal verzögert, ge speichert oder unverzögert in geeigneter Weise weiter gibt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. 4. Sie unterscheidet sich von dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Im- pulstore 9 und 10 in Fortfall gekommen sind. Statt dessen hat das logische Netzwerk 11 drei Eingänge 112, 113, 114.
Es gehorcht folgenden Regeln:
EMI0003.0004
Eingang <SEP> in <SEP> Ausgang <SEP> aus
<tb> Nr. <SEP> 112 <SEP> 113 <SEP> 114 <SEP> 111
<tb> <I>1 <SEP> O <SEP> O <SEP> O <SEP> O</I>
<tb> <I>2 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> O <SEP> O</I>
<tb> <I>3 <SEP> O <SEP> 1 <SEP> O <SEP> O</I>
<tb> <I>4 <SEP> 1 <SEP> O <SEP> O <SEP> O</I>
<tb> <I>5 <SEP> O <SEP> O <SEP> 1 <SEP> O</I>
<tb> <I>6 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> O</I>
<tb> <I>7 <SEP> O <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1</I>
<tb> <I>8 <SEP> 1 <SEP> O <SEP> 1 <SEP> 1</I> Das logische Netzwerk wird gemäss den bekann ten Regeln der Schaltalgebra aufgebaut. Für das letztgenannte Ausführungsbeispiel hat das logische Netzwerk z. B. das in Fig. 5 wiedergegebene Aus sehen.
Darin bedeuten: & = UND -Schaltung, Ausgangssignal nur, wenn alle Eingangssignale gleich zeitig vorhanden sind.
Neig = Negation , Ausgangssignal ist Umkehrung des Eingangssignals also O statt<I> I </I> bzw.<I> I </I> statt O .
V = ODER -Schaltung, Ausgangssignal dann, wenn das eine<I>oder</I> das andere Eingangssignal vorhanden ist.
Beim erstgenannten Beispiel kommt lediglich der Eingang 114 in Fortfall.